Suuri askel pienille moottoreille

Texasin yliopiston Cockrell School of Engineeringin tutkijat ovat luoneet ensimmäisen kiintoaineisen optisen nanomoottorin. Kaikki näiden valokäyttöisten moottoreiden aiemmat versiot perustuvat jonkinlaiseen liuokseen, mikä esti niiden potentiaalin useimpiin tosielämän sovelluksiin.

Tutkijat kuvittelevat näiden moottoreiden tuovan tehoa monenlaisiin asioihin. Pyörivä liike voi kerätä pölyä ja muita hiukkasia, mikä tekee siitä hyödyllisen ilmanlaadun mittauksessa. Ne voisivat kuljettaa lääkkeiden annostelulaitteita ihmiskehossa. Ja ne voisivat antaa käyttövoimaa pienille droneille valvontaa ja mittauksia varten kuin myös muille miniajoneuvoille.

Uusi moottori on alle 100 nanometriä leveä, ja se voi pyöriä kiinteällä alustalla valon avulla. Se voi toimia polttoaineettomana ja vaihteettomana moottorina, joka muuntaa valon mekaaniseksi energiaksi erilaisiin kiinteän tilan mikro/nano -sähkömekaanisiin järjestelmiin.

Näiden nanomoottorien tuominen pois vedestä välttää Brownin liikkeen, joka on yksi suurimmista esteistä nanomoottoreiden toteutuksessa. Mitä pienempi moottori, sitä vahvemmin Brownin liike vaikuttaa siihen.

Nanomoottorit ovat osa suurta ja kasvavaa pienten teholähteiden kenttää. Ne toimivat mittakaavassa keskitasona pienemmän pään molekyylikoneiden ja suuremman pään mikromoottoreiden välillä.

Ala on valtavan kiinnostava, mutta tässä vaiheessa tutkijat yrittävät edelleen selvittää perustieteitä, joiden avulla nämä pienet moottorit saataisiin käyttökelpoisemmiksi tehokkuutta lisäämällä.

Syy, miksi tiedemiehet ovat niin ihastuneet näiden pienten moottoreiden luomiseen, on se, että ne jäljittelevät joitain tärkeimmistä biologisista rakenteista. Luonnossa tällaiset moottorit ohjaavat solujen jakautumista ja auttavat niitä liikkumaan. Ne yhdistyvät auttamaan organismeja liikkumaan.

"Nanomoottorit auttavat meitä hallitsemaan nanomaailmaa tarkasti ja keksimään uusia asioita, joita haluamme todelliseen maailmaamme." sanoo Jingang Li, tohtori Zhengin ryhmästä ja tämän tutkimuksen johtava kirjoittaja.

Poistamalla nämä moottorit liuoksista ja laittamalla ne siruille ne voivat joissakin tapauksissa korvata akut käyttämällä vain valoa mekaanisen liikkeen ja teholaitteiden tuottamiseen.

Läpimurto johtuu uudesta suunnittelusta: ohut kerros faasinmuutosmateriaalia substraatilla. Ohutkalvo voi läpikäydä paikallisen ja palautuvan muutoksen kiinteästä faasista lähes nestemäiseksi, kun se altistuu valolle. Tämä vaihemuutos voi vähentää nanomoottorien kitkavoimaa ja ohjata pyörimistä.

Tämä oli ryhmän ensimmäinen esittely nanohiukkasia käyttävistä moottoreista. Jatkossa tutkijat jatkavat luomustensa parantamista ja parantavat suorituskykyä tekemällä niistä vakaampia ja hallittavia, mikä johtaa valon muuntamiseen mekaaniseksi energiaksi nopeammin.

Aiheesta aiemmin: Valolla ohjattavia moottoreita ja roottoreita